Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Липецкий государственный технический университет»

Металлургический институт

УТВЕРЖДАЮ

Директор

Чупров В.Б.

«» _ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Студенческая научно-исследовательская работа (СНИР) Направление подготовки: 150400.62 «Металлургия»

Профиль подготовки: «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная г. Липецк – 2011 г.

1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины «Студенческая научно-исследовательская работа (СНИР)»

являются:

изучение инновационных технологий в области теплофизики, автоматизации и экологии промышленных печей;

выработка знаний, умений, навыков и компетенций, необходимых для анализа научно- технической и патентной информации в обозначенной выше области;

выработка знаний, умений, навыков и компетенций, необходимых для разработки экспериментальных стендов, проведения экспериментов на них, построения расчётных алгоритмов.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Изучение дисциплины «Студенческая научно-исследовательская работа (СНИР)» призвано помочь студентам овладеть навыками творческой деятельности, связанной с различными направлениями инновационной деятельности в области теплофизики, автоматизации и экологии промышленных печей.

Учебная дисциплина входит в раздел «Б.3. Профессиональный цикл. Вариативная часть»

ФГОС-3 ВПО по направлению подготовки 150400.62 «Металлургия» (квалификация (степень) «бакалавр»), профиль подготовки «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей».

Для изучения дисциплины необходимы компетенции, сформированные при изучении следующих дисциплин «Математика», «Физика», «Тепло- и массообмен», «Техническая термодинамика», «Механика жидкостей и газов».

Освоение дисциплины «Студенческая научно-исследовательская работа (СНИР)» необходимо как предшествующее для выполнения итоговой квалификационной работы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:

уметь использовать фундаментальные общеинженерные знания (ПК-1);

уметь критически осмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ПК-2);

уметь сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4);

уметь применять в практической деятельности принципы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-5);

уметь выбирать средства измерений в соответствии с требуемой точностью и условиями эксплуатации (ПК-7);

иметь способности к анализу и синтезу (ПК-18);

уметь выбирать методы исследования, планировать и проводить необходимые эксперименты, интерпретировать результаты и делать выводы (ПК-19);

уметь использовать физико-математический аппарат для решения задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-20);

уметь использовать основные понятия, законы и модели термодинамики, химической кинетики, переноса тепла и массы (ПК-21);

уметь выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов (ПК-22).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

методы организации и планирования эксперимента;

методики проведения экспериментальных исследований;

методы статистической обработки информации;

методы решений дифференциальных уравнений и соответствующих краевых задач.

Уметь:

работать с научно-технической литературой, систематизировать и обобщать литературные данные;

использовать стандартные процедуры статистической обработки экспериментальных данных;

проводить конечно-разностную аппроксимацию дифференциальных уравнений второго порядка и соответствующих граничных условий;

обобщать полученные данные, строить регрессионные зависимости, осуществлять процедуры оптимизации;

оформлять результаты в виде отчёта.

Владеть:

методами расчёта горения топлив;

методами расчёта основных теплообменных аппаратов и устройств;

методами и средствами компьютерной обработки информации.

4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

Распределение часов по учебному плану Трудоёмкость Виды контроля Курс Семестр Зачётные Лаб. Практ. Промеж.

Методы анализа, систематизации и обобщения данных в результате технических (литературных) источников Раздел дисциплины Наименование тем лекций (трудоёмкость в часах) п/п 1 Методы анализа, систематизации Работа с каталогами в библиотеке (2). Поиск по ключевым и обобщения данных в результате словам в сети Интернет (2). Содержание и правила оформпроработки патентных и научно- ления отчёта (4).

технических (литературных) источников 2 Методы обработки результатов Статистическая обработка данных пассивного эксперименэкспериментов та (2). Понятие о дисперсии, среднеквадратичном отклонении, доверительном интервале (4). Понятие о коэффициенте Методы решений дифференци- Аналитические решения уравнений стационарного теплоальных уровней второго порядка переноса с краевым условием 1,2 и 3-го порядков (2). Конечно-разностные методы решения краевой задачи Фурье Методы планирования экспери- Планы первого порядка (3). Планы второго порядка (3).

1 Методы анализа, систематизации и Проведение анализа публикаций по заданной проблеме (5).

обобщения данных в результате Оформление отчёта (2) проработки патентных и научнотехнических (литературных) источников 2 Методы обработки результатов Проведение статистической обработки заданного массива экспериментов данных с построением регрессионного уравнения (4).

3 Методы решений дифференциаль- Расчёт кондуктивного теплопереноса через многослойную ных уровней второго порядка стенку (2).

4 Методы планирования экспери- Составление матрицы планирования для 3-х факторов (4).

5. Образовательные технологии В соответствии с требованиями ФГОС ВПО при изучении дисциплины «Студенческая научно-исследовательская работа (СНИР)» предусматривается использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий. При проведении практических занятий и в самостоятельной работе студентов используются обсуждение постановки задач и способов их решения, обсуждение отдельных разделов дисциплины. В процессе выполнения заданий используется специализированный компьютерный класс, оснащённый расчётными компьютерными моделями.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы 1) Текущий контроль.

При изучении дисциплины по каждому из разделов согласно таблице «структура дисциплины» проводятся семинары в диалоговом режиме с использованием расчётных компьютерных моделей и выполняется расчетное задание.

Семинар № 1. Формирование базы данных по проблеме: обзор физических, физикохимических механизмов технологического процесса и технических решений (патентный поиск по каталогу либо по ключевым словам в Интернете).

Семинар № 2. Критерии и факторы статистической обработки результатов экспериментов.

Семинар № 3. Формирование системы дифференциальных уравнений с соответствующими краевыми условиями для условий теплопереноса в слоевых печах.

Семинар № 4. Формирование план-матрицы эксперимента и уровней варьирования переменных.

Расчетное задание.

Примеры расчетного задания.

Определить константы скорости для системы последовательных реакций по экспериментальным данным, полученным в интегральном реакторе периодического действия в режиме линейного нагрева, путём минимизации функции рассогласования.

По экспериментальным данным путём минимизации функции рассогласования определить градиентным методом параметры модели потоков, описывающих перенос вещества движущейся средой в объеме аппарата.

2) Промежуточная аттестация (контроль) Промежуточная аттестация (контроль) представляет собой экзамен, проходящий в виде ответа на вопросы.

Перечень вопросов к экзамену.

1. Принципы каталогизации литературных источников по рубрикам, темам и авторам.

2. Правила оформления элементов отчёта: аннотация, введение, методика исследования, схемы и рисунки, таблицы, выводы, список литературы.

3. Правила оформления выборки из массива экспериментальных данных, понятие о рандомизации.

4. Определение доверительного интервала, дисперсии, среднеквадратичного отклонения.

5. Раскрыть принципы построения корреляционной связи.

6. Существующие адекватности математической модели.

7. Теплоперенос через плоскую многослойную стенку (стационарный случай).

8. Теплоперенос через цилиндрическую многослойную стенку (стационарный случай).

9. Теплоперенос через сферическую многослойную стенку (стационарный случай).

10. Сходимость и точность явного и неявного конечно-разностных методов.

11. Построение плана-матрицы при изучении 2-х и 3-х переменных.

12. Расчёт коэффициентов регрессии и оценка их значимости.

13. Оценка адекватности математической модели по критерию Фишера.

14. Расчёт коэффициентов регрессии для полинома второго порядка с оценкой адекватности математической модели.

3) Самостоятельная работа студентов в объёме 35 часов распределяется следующим образом Обязательная часть (24 часа):

- проработка материала лекций – 7 часов;

- подготовка к практическим и семинарским занятиям – 17 часов;

Вариативная часть (11 часов):

- самостоятельная проработка тем – 3 часа;

- выполнение расчетного задания – 8 часов;

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) Основная литература:

1. Л.З. Румшинский. Математическая обработка результатов экспериментов - М.: Наука, 1971.-192 с.

2. Ф.С. Новак. Планирование эксперимента на симплексе при изучении математических систем. - М.: Металлургия, 1985.-256 с.

3. С.Н. Гущин. Теплотехника и теплоэнергетика металлургического производства — М.:

Металлургия, 1993.-366 с.

4. В.С. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев, В.С. Шаврин. Математические методы теплофизики:

Учебник для вузов:-М.: «Машиностроение», 2001.-232 с.

5. В.С. Зарубин. Инженерные методы решения задач теплопроводности.- М.: Изд-во «Энергоатомиздат», 1983.-232 с.

б) Дополнительная литература:

1. Ю.П. Адлер. Введение в планирование эксперимента — М.: Металлургия, 1969.-155 с.

2. В.А. Арутюнов, В.В. Бухмистров, С.А. Крупенников. Математическое моделирование тепловой работы печей. - М.: «Металлургия», 1990.-238 с.

3. Ю.Я. Филоненко. Основы научных исследований. - Л.: ЛЗГИ, 2000.-57 с.

4. Конечно-разностный метод решения задач теплопроводности. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Сост: И.Г. Бянкин, И.В. Бельская. - Липецк, ЛГТУ, 2002.-70 с.

5. Б.Л. Марков, И.В. Ткачук. Учебно-справочное пособие по теплопередаче. - М.: «Теплотехник», 2008.-80 с.

в) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1.Программа «KAUPER – тепловой расчет регенератора (доменного воздухонагревателя)»

(Разработка кафедры теплофизики ЛГТУ).

2. Программа «FUTER — расчёт тепловых потерь через многослойную футеровку в стационврных и нестационарных условиях» (Разработка кафедры теплофизики ЛГТУ).

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для успешного проведения занятий по дисциплине «Студенческая научно исследовательская работа (СНИР)» вуз располагает необходимой материально-технической базой, обеспечивающей проведение всех видов занятий, предусмотренных данной программой, и соответствующей действующим санитарным и противопожарным правилам и нормам:

специализированными аудиториями для проведения лекционных и практических занятий;

специализированным компьютерным классом с необходимым программным обеспечением и выходом в Интернет;

научно-технической и методической литературой.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 150400.62 «Металлургия» (квалификация (степень) «бакалавр»), профиль подготовки «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей».

Программа одобрена на заседании кафедры теплофизики